專利名稱:電動機(jī)的矢量控制方法和矢量控制逆變裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及感應(yīng)電動機(jī)(下稱電動機(jī))的矢量控制方法和矢量控制逆變(inverter)裝置。
圖15表示驅(qū)動感應(yīng)電動機(jī)的已有的矢量控制逆變裝置。該矢量控制逆變裝置包含從三相交流電源1得到直流電壓的二極管等構(gòu)成的整流電路2、直流電壓平滑化用的濾波器3、晶體管等開關(guān)元件構(gòu)成的,控制對負(fù)載的感應(yīng)電動機(jī)的電流供應(yīng)的變換(inverter)電路4、向電動機(jī)5提供速度基準(zhǔn)(指令值)的速度指令電路8、接收來自速度指令電路8的指令值ωr*,和連接于電動機(jī)5的速度檢測器6測得的速度檢測值ωr及電流檢測器7測得的各相的電流檢測值Iu、Iv、Iw,計算提供給電動機(jī)5的每一相的初級電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*的矢量控制運算電路9、以及發(fā)生用于根據(jù)初級電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*接通或切斷變換電路4的開關(guān)元件的信號的脈沖寬度調(diào)制控制電路(下稱PWM電路)。
圖16表示已有的矢量控制逆變裝置中的矢量控制運算電路9的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。矢量控制運算電路9包含用于放大速度指令電路8的指令值ωr*與速度檢測器6的檢測值ωr的偏差,輸出轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*的速度運算放大器11、將電流檢測器7測得的三相交流檢測電流值Iu、Iv、Iw變換為二相直流電流Iq(轉(zhuǎn)矩電流檢測值)和Id(勵磁電流檢測值)的三相→二相轉(zhuǎn)換器、根據(jù)勵磁電流檢測值Id推定、計算電動機(jī)5的次級磁通檢測值φ2的初級延遲運算器13、根據(jù)速度檢測器6測得的檢測值ωr,發(fā)生次級磁通指令值φ2*的次級磁通指令發(fā)生器14、放大次級磁通指令值φ2*與次級磁通檢測值φ2之差,輸出勵磁電流指令值Id*的磁通運算放大器15、減法器16、用于放大轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*和轉(zhuǎn)矩電流檢測值Iq之差,輸出轉(zhuǎn)矩電壓指令值Vq*的轉(zhuǎn)矩電流放大器17a、用于放大勵磁電流指令值Id*和勵磁電流檢測值Id之差,并輸出勵磁電壓指令值Vd*的勵磁電流放大器17b、用于將轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*除以次級磁通檢測值φ2,計算出轉(zhuǎn)差指令ωs*的除法器18、將轉(zhuǎn)差指令ωs*與速度檢測值ωr相加,計算對電動機(jī)的初級角頻率指令值ω0*的加法器19、用于將初級角頻率指令值ω0*積分,計算出轉(zhuǎn)矩偏角θ0的積分器20、以及將直流的轉(zhuǎn)矩電壓指令值Vq*和直流的勵磁電壓指令值Vd*轉(zhuǎn)換為三相交流的初級電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*的二相→三相變換器21。
電流檢測器7的輸出并不總是需要三相的所有的值,也可以檢測出任何二相的值,從Iu+Iv+Iw=0計算出還有一相的值。
下面參照圖17和圖18,對在上述結(jié)構(gòu)中矢量控制運算電路9控制的轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id加以說明。
圖17表示作為感應(yīng)電動機(jī)通常的等價電路的T型等價電路。該等價電路包括初級電阻r1、初級漏電感l(wèi)1、互感l(wèi)m、次級漏電感l(wèi)2、以及次級電阻r2/s。這里,由于次級電阻隨電動機(jī)的轉(zhuǎn)差(slip)s而改變,所以使用r2/s。
流入互感l(wèi)m的電流就是勵磁電流,流入次級漏電感l(wèi)2和次級電阻r2/s的電流就是轉(zhuǎn)矩電流Iq。兩種電流成正交,而且其合成電流為電動機(jī)的初級電流I1。轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id的積與電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩成正比。轉(zhuǎn)矩控制是分別將該轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id瞬間控制于最佳值。
圖18以d-q坐標(biāo)系表示電動機(jī)的初級電流I1和轉(zhuǎn)矩電流Iq以及勵磁電流Id之間的關(guān)系。q軸和d軸互相正交,即q軸相對于d軸超前π/2,轉(zhuǎn)矩電流Iq與勵磁電流Id的矢量和就是電動機(jī)的初級電流I1。
例如,設(shè)電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生時的轉(zhuǎn)矩電流為Iq100,勵磁電流為Id100,則在該圖中,Iq100=4A,Id100=3A時,電動機(jī)初級額定電流I1100為I1100=√((4A)2+(3A)2)=√(25A2)=5A上面所述的矢量控制逆變器,為了直接控制電流,電流應(yīng)該是理想的正弦波,以確??刂凭群托阅?。為了滿足這一要求,這一矢量控制逆變裝置為避免由于電動機(jī)端電壓的飽和引起電流波形畸變,作為控制對象的電動機(jī),被限于專門設(shè)計的用于以低端電壓進(jìn)行矢量控制的專用電動機(jī),并且該矢量控制逆變裝置不能使用于V/F控制用的通用電動機(jī)的控制。
圖19是將矢量控制的專用電動機(jī)的電壓特性和V/F控制用的通用電動機(jī)的電壓特性加以比較的表示的電動機(jī)端電壓特性圖的例子。在圖19中,符號Vv所示的實線表示矢量控制用的專用電動機(jī)的電動機(jī)端子電壓特性,符號Vv/f所示虛線表示V/F控制用的通用電動機(jī)的電動機(jī)端電壓特性。
使用于V/F控制的通用電動機(jī),與矢量控制用的專用電動機(jī)相比,其電動機(jī)端子電壓設(shè)計得高。這是因為,在這里不必考慮電動機(jī)端電壓飽和的影響,并且,將該電壓設(shè)計于高電平,發(fā)生一定的轉(zhuǎn)矩所需要的電流相對說來比較小,從而可以減小逆變器的容量,同時也減小逆變器的價格。
與此相比,用于矢量控制的專用電動機(jī),其電動機(jī)端電壓被設(shè)計成甚至在最大轉(zhuǎn)矩時也在電壓飽和電平以下(例如160伏特以下),使電動機(jī)終端電壓不飽和。
為此,在想要使用控制特性顯著優(yōu)于V/F控制逆變裝置的矢量控制逆變裝置的用途中,為了降低成本,甚至在比矢量控制專用電動機(jī)便宜的帶有速度檢測器的通用電動機(jī)(通用電動機(jī)是大量生產(chǎn)的,因而價格比少量生產(chǎn)的專用電動機(jī)便宜)被置于矢量控制的情況下,在速度高于要發(fā)生飽和電壓的速度時,存在著不能發(fā)生與V/F控制時相同的額定轉(zhuǎn)矩的問題。圖19表示其實例,在轉(zhuǎn)速為1200rpm或更高時額定轉(zhuǎn)矩下降。
本發(fā)明是為了解決上述問題而作出的,目的在于提供,即使在以矢量控制使通用電動機(jī)運行的情況下,也能夠在整個速度范圍以高精度在穩(wěn)定的狀態(tài)下得到與V/F控制時相同的額定轉(zhuǎn)矩的電動機(jī)矢量控制方法及矢量控制逆變裝置。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流由電流檢測器測出,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,在將初級電流指令值分為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值,對電動機(jī)加以控制的矢量控制方法中,改變根據(jù)所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配,并借助于該分配的變更來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,從初級電流檢測值得到的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值以規(guī)定的比例分配,從而,轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流以規(guī)定的比例分配,使電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性得以改變。
又,為了達(dá)到上述目的,下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法用電流檢測器檢測出變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,在將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值對電動機(jī)進(jìn)行控制的電動機(jī)矢量控制方法中,從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)外部輸入信號而變化,電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)該分配的變化而切換。
在本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)外部輸入信號而變化,以使電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)外部輸入信號而切換到各合適的特性上。
下面的發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是在上述電動機(jī)矢量控制方法中,所述外部信號識別對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式、和對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,以短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配。
在本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,外部輸入信號識別對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式、和對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,根據(jù)該外部輸入信號將從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配切換到短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式。
而為了達(dá)到上述目的,下述發(fā)明電動機(jī)矢量控制方法,由電流檢測器檢測出變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,在將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值對電動機(jī)進(jìn)行控制的電動機(jī)矢量控制方法中,檢測出轉(zhuǎn)換器電壓,使從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值而變化,以便根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
在本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值而變化,以根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值將電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性切換到合適的特性上。
下面的發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是在上述電動機(jī)矢量控制方法中,所述轉(zhuǎn)換器電壓低的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在所述轉(zhuǎn)換器電壓高的情況下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,以短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,在所述轉(zhuǎn)換器電壓低的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在所述逆變器電壓高的情況下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,將從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配切換到短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式。
而為了達(dá)到上述目的,下述發(fā)明電動機(jī)矢量控制方法,由電流檢測器檢測出變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,在將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值對電動機(jī)進(jìn)行控制的電動機(jī)矢量控制方法中,判別電動機(jī)是正在作動力運行還是正在再生,使從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)正在作動力運行還是正在再生而變化,以便根據(jù)該分配的變化切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
本發(fā)明電動機(jī)矢量控制方法中,由初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)電動機(jī)是正在作動力運行還是正在再生而使其改變,以便根據(jù)電動機(jī)是正在作動力運行還是正在再生而將電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性切換為各合適的特性。
下面的發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是在上述電動機(jī)矢量控制方法中,當(dāng)電動機(jī)的速度檢測值和轉(zhuǎn)矩電流檢測值的乘積為負(fù)值時判定為再生模式,該值為正時判定為動力運行模式的方法。
在本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,根據(jù)電動機(jī)的速度檢測值和轉(zhuǎn)矩電流檢測值的乘積的正負(fù),判定是動力運行模式還是再生模式,而不用特別的傳感器。
下面的發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是在上述電動機(jī)矢量控制方法中,在動力運行模式的情況下自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在再生模式的情況下自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,以短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配的方法。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,在動力運行模式的情況下自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在再生模式的情況下自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,將從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配切換到短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式。
又,為了達(dá)到上述目的,下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,以電流檢測器檢測出變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,將所述電流檢測器得到的初級電流檢測值分割為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,在將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值對電動機(jī)進(jìn)行控制的電動機(jī)矢量控制方法中,判別是否正在進(jìn)行逆變器的加速或減速,根據(jù)是否正在進(jìn)行逆變器的加速或減速,改變從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配,根據(jù)該分配的變化切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法中,根據(jù)電動機(jī)是否正在進(jìn)行逆變器的加速或減速,改變從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配,以根據(jù)電動機(jī)是否正在進(jìn)行逆變器的加速或減速,將電動機(jī)的定額轉(zhuǎn)矩特性切換為個別的適應(yīng)特性。
下面的發(fā)明電動機(jī)的矢量控制方法,是根據(jù)上述電動機(jī)矢量控制方法,其特征在于,速度指令值與速度檢測值的差的絕對值超過規(guī)定值時,判斷為逆變器正在加減速,當(dāng)速度指令值與速度檢測值的差的絕對值不超過規(guī)定值時,判斷為逆變器不是正在加減速。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,根據(jù)速度指令值與速度檢測值的差的絕對值是否超過規(guī)定值,判斷是否正在進(jìn)行逆變器加減速,而不需要特別的傳感器。
下一個發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是根據(jù)上述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,其特征在于,在逆變器正在加減速以外的情況下,對于連續(xù)定額轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在逆變器正在加減速的情況下,對于短時間定額轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,在逆變器正在加減速以外的情況下,對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在逆變器正在加減速的情況下,對于短時間額定轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換為短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式。
下一個發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是根據(jù)上述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,其特征在于,根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的單獨增益設(shè)定,使轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配改變。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的單獨增益設(shè)定,使轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配改變。
下一個發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是根據(jù)上述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,其特征在于,使根據(jù)初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配改變,以此切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性,根據(jù)這一切換來切換逆變器控制用的脈沖寬度調(diào)制電路的PWM頻率。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,使根據(jù)初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配改變,以此切換電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性,根據(jù)這一切換來切換逆變器控制用的脈沖寬度調(diào)制電路的PWM頻率。
下一個發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是根據(jù)上述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,其特征在于,是短時間轉(zhuǎn)矩模式時,取比通常時的頻率低的頻率為PWM頻率,是連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式時,取通常時的頻率為PWM頻率。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制方法,是短時間轉(zhuǎn)矩模式時,取比通常時的頻率低的頻率為PWM頻率,是連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式時,取通常時的頻率為PWM頻率。
而且,為了得到上述目的,下一發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,由電流檢測器檢測由變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,再將所述電流檢測器測出的初級電流檢測值分割為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值與勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,該電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,具有使由所述初級電流檢測值求出的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配改變的手段,由該分配變化使電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性發(fā)生變化。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,由初級電流檢測值求出的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值按照規(guī)定的比例進(jìn)行分配,以將轉(zhuǎn)矩電流與勵磁電流按規(guī)定的比例進(jìn)行分配,以此使電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性發(fā)生變化。
又,為了得到上述目的,下一發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,由電流檢測器檢測由變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,再將所述電流檢測器測出的初級電流檢測值分割為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值與勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,該電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,具有使由所述初級電流檢測值求出的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)外部輸入信號而改變的手段,根據(jù)該分配變化切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,根據(jù)初級電流檢測值求出的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的電流檢測值分配根據(jù)外部輸入信號改變,根據(jù)外部輸入信號將電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性切換為各別的適應(yīng)特性。
下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,是在上述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,所述外部輸入信號,識別對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式和對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,將根據(jù)所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式進(jìn)行切換。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,所述外部輸入信號,識別對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式和對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,根據(jù)該外部信號將根據(jù)所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式進(jìn)行切換。
又,為了得到上述目的,下一發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,由電流檢測器檢測由變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,再將所述電流檢測器測出的一次電流檢測值分割為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值與勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,該電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,具有判斷轉(zhuǎn)換器(converter)電壓是否超過規(guī)定值的轉(zhuǎn)換器電壓比較器,和使根據(jù)所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓比較器的輸出信號變化的手段,根據(jù)該分配變化切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,由轉(zhuǎn)換器電壓比較器判斷轉(zhuǎn)換器(converter)電壓是否超過規(guī)定值,使根據(jù)初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓比較器的輸出信號,根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值變化,根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性為合適的特性。
下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,是在上述電動機(jī)的矢量控制逆變裝置中,具有下述特征根據(jù)所述轉(zhuǎn)換器電壓比較器得到的比較結(jié)果,在轉(zhuǎn)換器電壓低于所述規(guī)定值的情況下,對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在轉(zhuǎn)換器電壓高于所述規(guī)定值的情況下,對于短時間定額轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓比較器得到的比較結(jié)果,在轉(zhuǎn)換器電壓低的情況下,對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在轉(zhuǎn)換器電壓高的情況下,對于短時間定額轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,將由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換為短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式。
又,為了得到上述目的,下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,由電流檢測器檢測由變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,再將所述電流檢測器測出的初級電流檢測值分割為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值與勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,該電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,具有判斷電動機(jī)是處于動力運行中還是正在再生的運行/再生判別器,和使根據(jù)初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配根據(jù)所述運行/再生判別器的判斷結(jié)果而變化的手段,根據(jù)該分配變化切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,由運行/再生判別器判斷電動機(jī)是處于動力運行中還是正在再生,根據(jù)運行/再生判別器的判斷結(jié)果使根據(jù)初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配改變,根據(jù)電動機(jī)是處于動力運行中還是正在再生將電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性切換為分別與之相適應(yīng)的特性。
下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,是在上述電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,所述運行/再生判別器將電動機(jī)的速度檢測值與轉(zhuǎn)矩電流檢測值相乘,該乘積為負(fù)值時判斷為再生模式,該乘積為正值時判斷為動力運行模式。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,由運行/再生判別器將電動機(jī)的速度檢測值與轉(zhuǎn)矩電流檢測值相乘,根據(jù)其乘積的正負(fù),判斷動力運行模式和再生模式,而不需要使用特別的傳感器。
下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,是在上述電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,所述運行/再生判別器判斷為動力運行模式的的情況下,對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在判斷為再生模式的情況下,對于短時間定額轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,在動力運行模式的情況下,對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在再生模式的情況下,對于短時間定額轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,將由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換為短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式。
又,為了達(dá)到上述目的,下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,由電流檢測器檢測由變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,再將所述電流檢測器測出的初級電流檢測值分割為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將一次電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值與勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,該電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,具有判斷逆變器是否正在加減速的加減速判別器,和使由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配根據(jù)加減速判別器的判斷結(jié)果變化的手段,根據(jù)該分配變化切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,根據(jù)判斷逆變器判斷逆變器是否正在加減速,使由初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配根據(jù)加減速判別器的判斷結(jié)果變化,根據(jù)逆變器是否正在加減速將電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性切換到分別合適的特性上。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,是在上述電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,所述加減速判別器,在速度指令值和速度檢測值的差的絕對值大于規(guī)定值時判斷為逆變器正在加減速;在速度指令值和速度檢測值的差的絕對值不大于規(guī)定值時判斷為逆變器不是正在加減速。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,加減速判別器根據(jù)速度指令值和速度檢測值的差的絕對值是否大于規(guī)定值,判斷逆變器是否正在加減速,而不需要特別的傳感器。
下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,是在上述電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,所述加減速判別器判定逆變器不是正在加減速的情況下,對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在判定逆變器正在加減速的情況下,對于短時間定額轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,逆變器不是正在加減速的情況下,對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在逆變器正在加減速的情況下,對于短時間定額轉(zhuǎn)矩自動選擇能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,將由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換為短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式。
下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,根據(jù)上述電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,使由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配變化的手段由對轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值分別設(shè)置的增益電路構(gòu)成。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,由初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配變化依各增益電路的增益設(shè)定而變化。
下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,根據(jù)上述電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,具有使由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配變化,以切換電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性,據(jù)此切換設(shè)定逆變器控制用的脈沖寬度調(diào)制電路的PWM頻率的PWM頻率切換指令電路。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,使由所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配變化,以切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性,據(jù)此,PWM頻率切換指令電路切換逆變器控制用的脈沖寬度調(diào)制電路的PWM頻率。
下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,根據(jù)上述電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,在所述PWM頻率切換指令電路在短時間轉(zhuǎn)矩模式時將PWM頻率定為比通常時的頻率低的頻率,在連續(xù)轉(zhuǎn)短模式時將PWM頻率定為通常時的頻率。
本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,PWM頻率切換指令電路在短時間轉(zhuǎn)矩模式時將PWM頻率定為比通常時的頻率低的頻率,在連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式時將PWM頻率定為通常時的頻率。
圖1為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)1的要部(矢量控制運算電路)的方框線路圖。
圖2為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作原理的曲線圖。
圖3為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作原理的曲線圖。
圖4為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作原理的曲線圖。
圖5為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)2的要部的方框線路圖。
圖6為表示實施形態(tài)2的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作的流程圖。
圖7為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)3的要部的方框線路圖。
圖8表示實施形態(tài)3的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作的流程圖。
圖9為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)4的要部的方框線路圖。
圖10為表示實施形態(tài)4的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作的流程圖。
圖11為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)5的要部的方框線路圖。
圖12為表示實施形態(tài)5的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作的流程圖。
圖13為表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)6的要部的方框線路圖。
圖14為表示實施形態(tài)6的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作的流程圖。
圖15為表示已有的電動機(jī)矢量控制逆變裝置總體結(jié)構(gòu)的方框線路圖。
圖16為表示已有的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的矢量運算電路構(gòu)成的方框線路圖。
圖17為表示電動機(jī)的等價電路的電路圖。
圖18表示已有的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的動作原理的曲線圖。
圖19為表示已有的電動機(jī)矢量控制逆變裝量的電壓飽和特性的曲線圖。
下面參照附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)作詳細(xì)說明。還有,在下面說明的本發(fā)明實施形態(tài)中,與上述已有例相同構(gòu)成的部分標(biāo)以與上述已有例相同的符號,省略其說明。
實施形態(tài)1圖1表示本發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)1。該矢量控制逆變裝置,在與圖16所示的矢量控制運算電路9相同的矢量控制運算電路9a中,具有使將電流檢測器7的輸出值Iu、Iv、Iw從3相變換為2相的三相→二相轉(zhuǎn)換器12輸出的轉(zhuǎn)矩電流檢測值Iq’與增益Kq相乘的Iq增益電路24,和使三相→二相轉(zhuǎn)換器12的勵磁電流檢測值Id’與增益Kd相乘的Id增益電路25。
Iq增益電路24的增益Kq與Id增益電路25的增益Kd分別設(shè)定于不同的值,通常有,Iq增益電路24的增益Kq小于Id增益電路25的增益Kd的關(guān)系。
下面參照圖2說明本實施形態(tài)的動作原理。圖2是與圖18相同,用d-q坐標(biāo)表示電動機(jī)初級電流I1和轉(zhuǎn)矩電流Iq以及勵磁電流Id的關(guān)系的圖,與圖18不同的是,相同的額定轉(zhuǎn)矩發(fā)生時的轉(zhuǎn)矩電流Iq100和Id100的值不同。這里,電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與Iq和Id的積成比例。
從而,作為一個例子,在圖2中,Iq100=6A,Id100=2A時,Iq100×Id100=6×2=12。在圖18,Iq100×Id100=4×3=12,兩者相同,電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩一致。但是,在額定轉(zhuǎn)矩時的電動機(jī)的一次電流I1100,在圖18中為√(42+32)=5A,而在圖2中,√(62+22)=6.3A,圖2方面增加。
又,在圖2的情況下,具體的增益Kq和Kd的值為Kq=4/6Kd=3/2下面參照圖3和圖4將矢量控制時的圖18的電流分配時和圖2的電流分配時電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的差異加以比較表示。在圖3與圖4中,Ts1、Ts2分別表示短時間額定轉(zhuǎn)矩特性例,Tc1、Tc2分別表示連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩特性例。
在通常的V/F控制時,連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩為圖3的符號Tc1表示的特性,短時間額定轉(zhuǎn)矩為圖4的符號Ts2表示的特性。本發(fā)明的矢量控制逆變器使得在矢量控制時也能夠?qū)崿F(xiàn)與該V/F控制時相同的額定轉(zhuǎn)矩特性。
圖3表示進(jìn)行圖18所示的電流分配時的矢量控制的情況下的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性。在該圖中,在連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩時電動機(jī)端子電壓沒有達(dá)到飽和,并且電動機(jī)電流也和V/F控制時相同,因此,在整個額定速度區(qū)域可以發(fā)生與V/F控制時相同的100%。但是,對于短時間轉(zhuǎn)矩,由于在比額定速度(=1500rpm)低的速度產(chǎn)生電壓飽和現(xiàn)象,在例如1200rpm以上轉(zhuǎn)矩低下。
圖4表示在進(jìn)行圖2所示的電流分配時的矢量控制的情況下的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性。在該情況下,相同轉(zhuǎn)矩時電動機(jī)電流的增加比圖18的情況多(即電動機(jī)的電流值比V/F控制時增加得多),電動機(jī)的發(fā)熱增加,由于電動機(jī)溫度上升的制約,連續(xù)轉(zhuǎn)矩大約下降到80%,而短寸間轉(zhuǎn)矩在整個額定速度區(qū)域與V/F控制相同可以發(fā)生150%。這是因為即使在發(fā)生150%轉(zhuǎn)矩時電動機(jī)端子電壓也沒有飽和。下面說明其理由。
根據(jù)圖18中的轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id的設(shè)定得出的額定轉(zhuǎn)矩特性,如圖3所示,對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性,因此,下面稱其為連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式。而根據(jù)圖2的轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id的設(shè)定得出的電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩特性,如圖4所示,對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性,因此,下面稱其為短時間轉(zhuǎn)矩模式。電動機(jī)端子電壓由下式(1)表示V=√〔(Vq)2+(Vd)2〕=√{(r1×Iq)2+(ω0×σ×L1×Iq)2+(r1×Id)2+(ω0×L1×Id)2-2r1×Iq×Id×ω0×σL1+2r1×Iq×Id×ω0×L1}…(1)其中,σ=1-M2/L1×L2…(2)L1=lm+l1…(3)L2=lm+l2…(4)(1)式經(jīng)過變形成為(5)式V=√{r12×(Iq2+Id2))+2r1×Iq×Id×ω0×L1×(1-σ)+ω02×L12×(σ2×Iq2+Id2)}…(5)根據(jù)式(5)可以看出,以轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id的乘積,即轉(zhuǎn)矩為一定,使轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id的分配發(fā)生改變,則式(5)的第1項和第3項將受到影響。
這里,速度越高則電動機(jī)的端子電壓越高,這是由于第2項和第3項的ω0的作用。
從而,在轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id的分配改變的情況下,其結(jié)果是第3項直接影響電動機(jī)端子電壓的飽和。由于σ<<1,第3項不那么受轉(zhuǎn)矩電流Iq的值的影響,而是取決于勵磁電流Id。
從而,如果使勵磁電流Id變得比現(xiàn)有值小,則電動機(jī)端子電壓下降,電壓難于飽和。
但是,在該情況下,如果勵磁電流過小,則有(1)電動機(jī)的初級電流值過度增加,逆變器的容量增加,逆變器的成本上升。
(2)由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率與Iq/Id成比例,轉(zhuǎn)差率變得太大則轉(zhuǎn)子的發(fā)熱增大等問題發(fā)生。因此,對勵磁電流Id最好設(shè)定使電壓不飽和的界限值。
在本發(fā)明中,根據(jù)規(guī)定的比例分配由初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值Iq’和勵磁電流檢測值Id’的電流檢測值,以使轉(zhuǎn)矩電流Iq和勵磁電流Id的分配比例為規(guī)定的分配比例,這在進(jìn)行高精度的逆變器控制上是很重要的。
由于存在著類似的發(fā)明,日本專利實開平4-111298號公報公開的感應(yīng)電動機(jī)的控制裝置,下面敘述該公報公開的技術(shù)和本發(fā)明的差異。
實開平4-111298號公報公開的控制裝置一邊保持預(yù)定的輸出轉(zhuǎn)矩,一邊使勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流發(fā)生變化,以此實現(xiàn)效率良好的運行,在使勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流變化這一點上與本發(fā)明相似。
但是,實開平4-111298號公報公開的控制裝置,勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的改變按照各電流指令值的增益(倍率)的改變進(jìn)行,因而存在下述問題。
即,為了實現(xiàn)矢量控制那樣的復(fù)雜的控制,采用微處理器的軟件是不可缺少的,而在該情況下,為了提高控制精度,必須最大限度地提高內(nèi)部運算的分辨率。從而,通常為了確保最大分辨率,勵磁電流指令值和轉(zhuǎn)矩電流指令值在例如額定轉(zhuǎn)矩時以16進(jìn)制歸一化為7FFF(在8000溢出)。
實開平4-111298號公報公開的控制裝置,其指令值乘以增益,所以在例如勵磁電流指令值有1/1.5倍的變更時,變更前的勵磁電流指令值有必要采用7FFF×1/1.5的值,以使變更后沒有溢出。而且,轉(zhuǎn)矩電流指令值即使在變更前取7FFF,由于變更后成了1/1.5倍,分辨率變成7FFF×(1/1.5)。
這樣,在變更前后勵磁電流指令和轉(zhuǎn)矩電流指令的某一個的分辨率降低,因此,轉(zhuǎn)矩的控制精度下降,發(fā)生轉(zhuǎn)矩波紋(torque ripple)增大,或是轉(zhuǎn)矩發(fā)生精度下降等情況。從而不能在精度良好、穩(wěn)定狀態(tài)的條件下得到所希望的轉(zhuǎn)矩特性。
與此相對,本發(fā)明,如圖1所示,勵磁電流指令值Id*和轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*在分配變更前后保持不變,而代之以勵磁電流檢測值Id’和轉(zhuǎn)矩電流檢測值Iq’的分配變更。從而,在變更前后勵磁電流指令值Id*和轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*兩者能夠經(jīng)常保持最大分辨率,轉(zhuǎn)矩的控制精度不會下降,所以,能夠在精度良好、穩(wěn)定狀態(tài)的條件下得到所希望的轉(zhuǎn)矩特性。
實施形態(tài)2圖5表示本發(fā)明的矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)2的要部。而且在圖5中,與圖1相對應(yīng)的部分用與圖1中使用的符號相同的符號表示。
具備短時間轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路(gain Kqs)31和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路(gain Kqc)32、短時間轉(zhuǎn)矩模式用的Id增益電路(gain Kds)33和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式用的Id增益電路(gain Kdc)34、將Iq增益電路31和Iq增益電路32的任一方切換使用的轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)35、Id增益電路33和Id增益電路(gainKdc)34的任一方切換使用的又一個轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)36;轉(zhuǎn)矩切換開關(guān)35、36根據(jù)外部的未圖示的指令裝置給予的轉(zhuǎn)矩特性切換信號S的通/斷,判斷是短時間轉(zhuǎn)矩模式還是連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,向同一側(cè)(a側(cè)或b側(cè))切換。
下面參照圖6所示的流程圖對本實施形態(tài)的逆變裝置的動作加以說明。首先,判斷作為外部輸入信號的轉(zhuǎn)矩特性切換信號S是否接通(步驟S10)。
如果轉(zhuǎn)矩特性切換信號接通,(步驟S10肯定),開關(guān)35、36切換到a側(cè)(步驟S11),選擇短時間轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路31(gain Kqs)和Id增益電路33(gainKds)(步驟S12)。
與此相對,如果作為外部輸入信號的轉(zhuǎn)矩特性切換信號S未接通(步驟S10否定),則開關(guān)35、36切換到b側(cè)(步驟S13),選擇連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路32(gain Kqc)33和Id增益電路34(gain Kdc)(步驟S14)。
采用本發(fā)明,作為外部輸入信號的轉(zhuǎn)矩特性切換信號S未接通時,選擇連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,可以用矢量控制得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性;在外部輸入信號接通的情況下則選擇短時間轉(zhuǎn)矩模式,可以用矢量控制得到通用電動機(jī)的短時間轉(zhuǎn)矩特性。
從而,用使兩者合適組合的方法,即使是在矢量控制中也能夠得到與V/F控制相同的、所希望的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩及短時間額定轉(zhuǎn)矩。
實施形態(tài)3圖7表示本發(fā)明的矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)3的要部。在圖7中,與圖5對應(yīng)的部分用與圖5所標(biāo)的符號相同的符號標(biāo)示。
在本實施形態(tài)中,設(shè)置轉(zhuǎn)換器電壓比較器43。轉(zhuǎn)換器電壓比較器43將從使直流電壓平滑的濾波器3(見圖15)的兩端檢測出的電壓作為轉(zhuǎn)換器電壓Vc輸入,在轉(zhuǎn)換器電壓Vc超過規(guī)定電壓時接通轉(zhuǎn)矩特性切換信號S,在小于規(guī)定電壓時切斷轉(zhuǎn)矩特性切換信號S。
下面參照圖8所示的流程圖對本實施形態(tài)的逆變器裝置的動作加以說明。首先判斷轉(zhuǎn)換器電壓檢測值Vc是否超過規(guī)定值(例如300V)(步驟S20)。
轉(zhuǎn)換器電壓檢測值Vc超過規(guī)定值時(步驟S20肯定),將轉(zhuǎn)矩特性切換信號接通(步驟S21),開關(guān)35、36切換到a側(cè)(步驟S22),選擇短時間轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路31(gain Kqs)和Id增益電路33(gain Kds)(步驟S23)。
與此相對,轉(zhuǎn)換器電壓檢測值Vc未超過規(guī)定值時(步驟S20否定),將轉(zhuǎn)矩特性切換信號S切斷(步驟S24),開關(guān)35、36切換到b側(cè)(步驟S25),選擇連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路32(gain Kqc)和Id增益電路34(gain Kdc)(步驟S26)。
采用本發(fā)明,由于電源電壓低等理由,轉(zhuǎn)換器電壓低,在電動機(jī)端子電壓容易飽和的狀態(tài)下自動選擇連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,可以用矢量控制得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性。反之,在電源電壓高,電動機(jī)端子電壓難于飽和的狀態(tài)下,自動選擇短時間轉(zhuǎn)矩模式,可以用矢量控制得到通用電動機(jī)的短時間轉(zhuǎn)矩特性。
從而,在這一情況下將兩者合適地加以組合,即使在矢量控制中也能夠得到與V/F控制相同的、所希望的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩和短時間額定轉(zhuǎn)矩。
實施形態(tài)4圖9表示本發(fā)明的矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)4的要部。在圖9中,與圖5對應(yīng)的部分用與圖5所標(biāo)的符號相同的符號標(biāo)示。
在本實施形態(tài)中,具有把速度檢測器6輸出的速度檢測值ωr與三相→二相轉(zhuǎn)換器12輸出的轉(zhuǎn)矩電流檢測值Iq’相乘的乘法器47、以及運行/再生判別器48;運行/再生判別器48在乘法器47得出的積為負(fù)時接通轉(zhuǎn)矩特性切換信號S,在該乘積為正時切斷轉(zhuǎn)矩特性切換信號S。
下面參照圖10所示的流程圖說明這一實施形態(tài)的逆變裝置的動作。首先判別速度檢測值ωr與轉(zhuǎn)矩電流檢測值Iq相乘得出的乘積是否負(fù)值(步驟S30)。
如果該乘積為負(fù)值(再生模式)(步驟S30肯定),則接通轉(zhuǎn)矩特性切換信號S(步驟S31),把開關(guān)35、36切換到a側(cè)(步驟S32),選擇短時間轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路31(gain Kqs)和Id增益電路33(gain Kds)(步驟S33)。
與此相反,如果是正值(運行模式)(步驟S30否定),則切斷轉(zhuǎn)矩特性切換信號S(步驟S34),把開關(guān)35、36切換到b側(cè)(步驟S35),選擇連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路32(gain Kqc)和Id增益電路34(gain Kdc)(步驟S36)。
采用本發(fā)明,在由于運行轉(zhuǎn)換器電壓低下,電動機(jī)端子電壓容易處于飽和的狀態(tài)下,自動選擇連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,能夠用矢量控制得到對通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性。反之,由于再生,在轉(zhuǎn)換器電壓高,電動機(jī)端子電壓處于不容易飽和的狀態(tài)下,自動選擇短時間轉(zhuǎn)矩模式,能夠用矢量控制得到對通用電動機(jī)的短時間轉(zhuǎn)矩特性。
從而,在這種情況下,將兩者適當(dāng)組合,即使在矢量控制時也可以得到與V/F控制相同的、所希望的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩及短時間額定轉(zhuǎn)矩。
實施形態(tài)5圖11為表示本發(fā)明的矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)5的要部。在圖11中,與圖5對應(yīng)的部分用與圖5所標(biāo)的符號相同的符號標(biāo)示。
在本實施形態(tài)中,設(shè)置加減速判別器52。加減速判別器52輸入速度指令值ωr*和速度檢測值ωr,如果速度指令值ωr*和速度檢測值ωr的差的絕對值超過規(guī)定值,則判斷為正在加減速,接通轉(zhuǎn)矩特性切換信號S;如果速度指令值ωr*和速度檢測值ωr的差的絕對值不超過規(guī)定值,則判斷為穩(wěn)定運行,切斷轉(zhuǎn)矩特性切換信號S。
下面參照圖12所示的流程圖對本實施形態(tài)的逆變裝置的動作加以說明。首先判斷速度指令值ω r*和速度檢測值ωr的差的絕對值是否超過規(guī)定值(例如100rpm)(步驟S40)。
如果速度指令值ωr*和速度檢測值ωr的差的絕對值超過規(guī)定值(步驟S40肯定),則判斷為正在加減速。在這種情況下,接通轉(zhuǎn)矩特性切換信號S(步驟S41),把開關(guān)35、36切換到a側(cè)(步驟S42),選擇短時間轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路31(gain Kqs)和Id增益電路33(gain Kds)(步驟S43)。
與此相反,如果速度指令值ωr*和速度檢測值ωr的差的絕對值不超過規(guī)定值(步驟S40否定),則判斷為正在穩(wěn)定運行。在這種情況下,切斷轉(zhuǎn)矩特性切換信號S(步驟S44),把開關(guān)35、36切換到b側(cè)(步驟S45),選擇連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式用的Iq增益電路32(gain Kqc)和Id增益電路34(gain Kdc)(步驟S46)。
采用本發(fā)明,在要使連續(xù)轉(zhuǎn)矩比短時間轉(zhuǎn)矩優(yōu)先的加減速以外的模式,即穩(wěn)定運轉(zhuǎn)模式中,可以用矢量控制得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性,在想要在短時間完成的加減速模式中能夠用矢量控制得到通用電動機(jī)的短時間轉(zhuǎn)矩特性。
從而,在這種情況下,通過兩者的適當(dāng)組合,能夠得到與V/F控制相同的所希望的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩和短時間額定轉(zhuǎn)矩。
實施形態(tài)6圖13表示本發(fā)明的矢量控制逆變裝置的實施形態(tài)6的要部。在圖13中,與圖5對應(yīng)的部分用與圖5所標(biāo)的符號相同的符號標(biāo)示。
在本實施形態(tài),設(shè)置判斷轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)35、36切換到a側(cè)和b側(cè)的哪一側(cè),把PWM頻率切換信號57發(fā)送到PWM電路10的PWM頻率切換指令電路56。如果轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)35、36就是切換到a側(cè)的短時間轉(zhuǎn)矩模式,PWM頻率切換指令電路56就向PWM電路10輸出使PWM電路10的PWM頻率比平常時的頻率低的PWM頻率切換指令;如果轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)35、36就是切換到b側(cè)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,PWM頻率切換指令電路56就向PWM電路10輸出使PWM電路10的PWM頻率為平常時的頻率的PWM頻率切換指令。
接著參照圖14所示的流程圖對本實施形態(tài)的逆變裝置的動作加以說明。首先判斷轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)35、36是否切換到a側(cè)(步驟S50)。
如果轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)35、36切換到a側(cè)(步驟S50為肯定),也就是說,是短時間轉(zhuǎn)矩模式,就使PWM電路10的PWM頻率為比平常時的頻率低的頻率(例如2KHz)(步驟51);與此相反,如果轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)35、36切換到b側(cè)(步驟S50否定),也就是說,是連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,就使PWM電路10的PWM頻率為平常時的頻率(例如3KHz)(步驟S52)。
采用本發(fā)明,在初級電流比短時間轉(zhuǎn)矩模式少的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式中,PWM頻率用通常的PWM頻率,在初級電流比連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式多的短時間轉(zhuǎn)矩模式中,降低PWM頻率,以抑制逆變器功率元件的開關(guān)損失。以此可以防止逆變器主機(jī)外形變大。還有,在本實施形態(tài)中由轉(zhuǎn)矩特性切換開關(guān)35、36進(jìn)行的增益切換可以使用實施形態(tài)2~5所示的任一方法進(jìn)行。
以上說明是關(guān)于帶速度檢測器的電動機(jī)進(jìn)行矢量控制運行的矢量控制逆變裝置的說明,但是,本發(fā)明同樣也可能適應(yīng)于不帶速度檢測器的電動機(jī)進(jìn)行矢量控制運行的系統(tǒng),而不限于帶速度檢測器的電動機(jī)的矢量控制。
正如從上述說明所能理解,在本發(fā)明的矢量控制方法中,借助于把從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值按規(guī)定的比例分配,轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流以規(guī)定的比例分配,使電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性發(fā)生變化,所以在通用電動機(jī)驅(qū)動時也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。而且,不管轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流的分配變化,都能夠把勵磁電流指令值和轉(zhuǎn)矩電流指令值兩者經(jīng)常保持于最大分辨率,能夠使轉(zhuǎn)矩的控制精度不降低,在高精度穩(wěn)定的狀態(tài)下得到所希望的轉(zhuǎn)矩特性。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配按照外部輸入信號變化,借助于此,根據(jù)外部輸入信號把電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性切換為分別合適的特性,因此,在通用電動機(jī)驅(qū)動時也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,能夠構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,外部輸入信號識別對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式和對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,根據(jù)該外部輸入信號,將從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換為短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,因此,用矢量控制能夠同時得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性和短時間轉(zhuǎn)矩特性,把兩者合適地加以組合以進(jìn)行矢量控制,也能夠得到與V/F控制相同的、所希望的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩和短時間額定轉(zhuǎn)矩。以此進(jìn)行電動機(jī)的驅(qū)動時,也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值變化,以此根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值把電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩特性切換為合適的特性,因此,在通用電動機(jī)時也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,由于電源電壓低等理由,在轉(zhuǎn)換器電壓低,電動機(jī)端子電壓容易飽和的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在電源電壓高,電動機(jī)端子電壓難于飽和的狀態(tài)下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,把從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換到短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,因此,能夠同時用矢量控制得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性和短時間轉(zhuǎn)矩特性,借助于把兩者合適地加以組合,即使在矢量控制中也能夠得到與V/F控制相同的、所希望的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩和短時間額定轉(zhuǎn)矩。借助于此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時也能夠去除電壓飽和的影響、進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,根據(jù)電動機(jī)是在運行還是再生,改變從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,根據(jù)電動機(jī)是在運行還是再生,把電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性切換到各合適的特性上,因此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時,也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,根據(jù)電動機(jī)的速度檢測值和轉(zhuǎn)矩電流的乘積的正負(fù)判斷運行模式和再生模式,因此進(jìn)行該判斷時不需要特別的傳感器。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,由于運行引起轉(zhuǎn)換器電壓低下,電動機(jī)端子電壓容易飽和的情況下,自動選擇連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,能夠用矢量控制得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性,在由于再生,轉(zhuǎn)換器電壓高,電動機(jī)端子電壓難于飽和的狀態(tài)下,自動選擇短時間轉(zhuǎn)矩模式,用矢量控制能夠得到通用電動機(jī)的短時間轉(zhuǎn)矩特性,因此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時也能夠去除電壓飽和的影響、進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,根據(jù)電動機(jī)是否正在進(jìn)行逆變器的加減速,改變從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,借助于此,根據(jù)逆變器是否正在加減速,把電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性切換到各合適的特性上,因此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時,也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,根據(jù)速度指令值和速度檢測值的差的絕對值是否超過規(guī)定值,判斷是否正在進(jìn)行逆變器的加減速,該判斷無需特別的傳感器就能夠進(jìn)行。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,在想要使連續(xù)轉(zhuǎn)矩比短時間轉(zhuǎn)矩優(yōu)先的加減速以外的模式中,能夠用矢量控制得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性,在想要在短時間完成的加減速模式中能夠用矢量控制得到通用電動機(jī)的短時間轉(zhuǎn)矩特性,因此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時,也能夠進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值各自的增益設(shè)定,使轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配改變,因此,該轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配的改變能夠簡單而且正確地進(jìn)行。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配的分配改變,以此切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性,據(jù)此切換逆變器控制用的脈沖寬度調(diào)制電路的PWM頻率,因此可以抑制逆變器功率元件的開關(guān)損失,防止逆變器本身的外形大型化。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制方法中,在比短時間轉(zhuǎn)矩模式電流小的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式中,取通常的PWM頻率,在比連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式電流大的短時間轉(zhuǎn)矩模式中降低PWM頻率,以抑制逆變器功率元件的開關(guān)損失,因此能夠防止逆變器本身的外形大型化。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值按規(guī)定的比例分配,從而能夠以規(guī)定的比例分配轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流,以此改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性,因此,即使在驅(qū)動通用電動機(jī)時也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。而且不管轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流的分配變化如何勵磁電流指令值和轉(zhuǎn)矩電流指令值兩者都能夠經(jīng)常保持最大分辨率,能夠在轉(zhuǎn)矩控制精度不下降的情況下,在精度良好、穩(wěn)定的狀態(tài)下得到所希望的轉(zhuǎn)矩。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值按外部輸入信號變化,由于根據(jù)外部輸入信號把電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性切換為各合適的特性,因此,即使在驅(qū)動通用電動機(jī)時也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,外部輸入信號識別對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式和對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,根據(jù)該外部輸入信號,將從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換為短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,因此,能夠用矢量控制同時得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性和短時間轉(zhuǎn)矩特性,把兩者合適地加以組合以進(jìn)行矢量控制時,也能夠得到與V/F控制相同的、所希望的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩和短時間額定轉(zhuǎn)矩。以此進(jìn)行電動機(jī)的驅(qū)動時,也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,由轉(zhuǎn)換器電壓比較器判斷轉(zhuǎn)換器電壓是否超過規(guī)定值,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓比較器的輸出信號,以及根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值變化,根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值把電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性切換到合適的特性,因此,即使在驅(qū)動通用電動機(jī)時也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓比較器的比較結(jié)果,在轉(zhuǎn)換器電壓低的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在轉(zhuǎn)換器電壓高的情況下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,把從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換到短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,因此,能夠用矢量控制同時得到通用電動機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩特性和短時間轉(zhuǎn)矩特性,借助于把兩者合適地加以組合,即使在矢量控制中也能夠得到與V/F控制相同的、所希望的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩和短時間額定轉(zhuǎn)矩。借助于此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時也能夠去除電壓飽和的影響、進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,根據(jù)運行/再生判別器判斷電動機(jī)是在動力運行還是再生,根據(jù)電動機(jī)是在動力運行還是再生的判斷結(jié)果,改變從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,根據(jù)電動機(jī)是在動力運行還是再生,把電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性切換到各合適的特性上,因此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時,也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,運行/再生判別器根據(jù)電動機(jī)的速度檢測值和轉(zhuǎn)矩電流的乘積的正負(fù),判斷運行模式和再生模式,因此進(jìn)行該判斷時不需要特別的傳感器。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,在動力運行模式的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在再生模式下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,把從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換到短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,因此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時也能夠去除電壓飽和的影響、進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,根據(jù)加減速判別器判斷逆變器是否正在加減速,根據(jù)電動機(jī)加減速判別器的判斷結(jié)果,改變從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,根據(jù)逆變器是否正在加減速,把電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性切換到各合適的特性上,因此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時,也能夠去除電壓飽和的影響,進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,加減速判別器根據(jù)速度指令值與速度檢測值的差的絕對值是否超過規(guī)定值判斷逆變器是否正在加減速,因此進(jìn)行該判斷時不需要特別的傳感器。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,在逆變器不在加減速的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在逆變器正在加減速的情況下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,把從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配切換到短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,因此,即使在通用電動機(jī)驅(qū)動時也能夠去除電壓飽和的影響、進(jìn)行矢量控制運行,構(gòu)筑低成本的逆變器控制系統(tǒng)。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,根據(jù)由各增益電路的得到的增益設(shè)定改變從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,因此,該轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配能夠簡單、而且準(zhǔn)確地改變。
在下述發(fā)明的電動機(jī)的矢量控制變換裝置中,使從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配變化,以此切換電動機(jī)轉(zhuǎn)矩模式,據(jù)此,PWM頻率切換指令電路切換逆變器控制用的脈沖寬度調(diào)制電路的PWM頻率,因此能夠抑制逆變器功率元件的開關(guān)損失。以此可以防止逆變器主機(jī)外形變大。
在下述發(fā)明的電動機(jī)矢量控制逆變裝置中,PWM頻率切換指令電路在短時間轉(zhuǎn)矩模式時將PWM頻率定為比通常時的頻率低的頻率,在連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式時將PWM頻率定為通常時的頻率,因此,在比短時間轉(zhuǎn)矩模式電流小的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式中,取通常的PWM頻率,在比連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式電流大的短時間轉(zhuǎn)矩模式中降低PWM頻率,以抑制逆變器功率元件的開關(guān)損失,因此能夠防止逆變器本身的外形大型化。
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)的矢量控制方法,在該方法中,變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流由電流檢測器測出,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,其特征在于,改變根據(jù)所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配,并借助于該分配的改變來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
2.一種電動機(jī)的矢量控制方法,在該方法中;變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流由電流檢測器測出,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,其特征在于,檢測轉(zhuǎn)換器電壓,根據(jù)轉(zhuǎn)換器電壓檢測值改變從初級電流檢測值得到的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,根據(jù)該分配變化切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機(jī)矢量控制方法,其特征在于,在所述轉(zhuǎn)換器電壓低的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在所述轉(zhuǎn)換器電壓高的情況下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,把從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式加以切換。
4.一種電動機(jī)的矢量控制方法,在該方法中,變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流由電流檢測器測出,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,在將初級電流指令值分為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,其特征在于,判斷電動機(jī)是在動力運行還是再生,根據(jù)是正在動力運行還是正在再生,改變從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,根據(jù)該分配的改變切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動機(jī)矢量控制方法,其特征在于,如果電動機(jī)的速度檢測值和轉(zhuǎn)矩電流檢測值的乘積為負(fù),則判斷為再生模式,如果為正則判斷為動力運行模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動機(jī)矢量控制方法,其特征在于,在動力運行模式的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在再生模式的情況下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,把從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式加以切換。
7.一種電動機(jī)的矢量控制逆變裝置,變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流由電流檢測器測出,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,在將初級電流指令值分為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制,其特征在于,具有改變根據(jù)所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配的手段,根據(jù)該分配的變化來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
8.一種電動機(jī)的矢量控制逆變裝置,變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流由電流檢測器測出,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值以對電動機(jī)進(jìn)行控制,其特征在于,具有改變根據(jù)所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值的分配的手段,根據(jù)該分配的變化來切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,所述外部輸入信號識別對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式和對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,將從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換。
10.一種電動機(jī)的矢量控制逆變裝置,變換電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流由電流檢測器測出,所述電流檢測器得到的初級電流檢測值被分為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值以對電動機(jī)進(jìn)行控制,其特征在于,具有判斷逆變器是否正在加減速的加減速判別器、以及根據(jù)所述加減速判別器的判斷結(jié)果,改變從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配的手段;根據(jù)該分配的改變切換電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,所述加減速判別器在速度指令值與速度檢測值的差的絕對值超過規(guī)定值時判斷逆變器正在加減速;在速度指令值與速度檢測值的差的絕對值不超過規(guī)定值時判斷逆變器并非正在加減速。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,在所述加減速判別器判定逆變器不在加減速的情況下,自動選擇對于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,在判定為逆變器正在加減速的情況下,自動選擇對于短時間額定轉(zhuǎn)矩能夠得到所希望的特性的短時間轉(zhuǎn)矩模式,把從初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配用短時間轉(zhuǎn)矩模式和連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式切換。
13.根據(jù)權(quán)利要求7、8或10中的任一項所述的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,使改變從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配的手段是對轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值分別設(shè)置的增益電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求7、8或10中的任一項所述的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,具有改變從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,以切換電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性,據(jù)此切換、設(shè)定逆變器控制用的脈沖寬度調(diào)制電路的PWM頻率的PWM頻率切換指令電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求7、8或10中的任一項所述的電動機(jī)矢量控制逆變裝置,其特征在于,具有改變從所述初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,以切換電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩特性,據(jù)此切換、設(shè)定逆變器控制用的脈沖寬度調(diào)制電路的PWM頻率的PWM頻率切換指令電路,所述PWM頻率切換指令電路如果是短時間轉(zhuǎn)矩模式,則PWM頻率取比通常的頻率低的頻率,如果是連續(xù)轉(zhuǎn)矩模式,則取PWM頻率為通常時的頻率。
全文摘要
本發(fā)明電動機(jī)矢量控制的方法和逆變裝置即使在對電動機(jī)進(jìn)行矢量控制時也能在全部速度區(qū)域以良好精度和穩(wěn)定的狀態(tài)得到與V/F控制時相同的電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。在由電流檢測器測出以逆變器電路驅(qū)動的電動機(jī)的初級電流,其值分割為轉(zhuǎn)矩電流檢測值和勵磁電流檢測值,將初級電流指令值分割為轉(zhuǎn)矩電流指令值和勵磁電流指令值,對電動機(jī)進(jìn)行控制的矢量控制方法中,分別由各Iq增益電路、Id增益電路改變由初級電流檢測值求得的轉(zhuǎn)矩電流檢測值與勵磁電流檢測值的分配,據(jù)該分配改變額定轉(zhuǎn)矩特性。
文檔編號H02P27/04GK1215247SQ98118809
公開日1999年4月28日 申請日期1998年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月25日
發(fā)明者林田隆洋 申請人:三菱電機(jī)株式會社